Экстремофилы Большого Соленого озера показали, как засуха и человек меняют экосистему

Большое Соленое озеро в штате Юта оказалось своеобразной лабораторией под открытым небом. Здесь ученые наблюдают, как засуха, таяние снега, паводки и вмешательство человека меняют жизнь организмов, способных существовать в очень соленой воде.

Речь идет об экстремофилах — микроорганизмах, для которых условия, напоминающие соляную пустыню, вовсе не повод собирать чемоданы. Озеро разделено дамбой длиной около 32 км на северную, значительно более соленую часть, и южную, где солевой раствор менее концентрирован. Между ними есть регулируемый шлюз, в котором ученые и наблюдали необычное смешение микробных сообществ.

Исследование охватило все сезоны одного года. Наблюдения начались осенью 2022 года, когда после многолетней засухи уровень воды достиг исторически низких значений. Затем весной в озеро хлынула талая вода с гор. На фоне резких колебаний уровня воды власти установили в канале подводную дамбу — берму, высоту которой можно менять, регулируя поток и соленость южной части озера.

Именно движение воды, как показало гидродинамическое моделирование, стало главным фактором, определявшим, какие микробы и куда перемещались.

Соленый десант северян

Во время засухи разнообразие микроорганизмов в северной части озера в целом сохранилось. А вот в южной заметно снизилось. Исследователи связывают это с изменением потоков вокруг подводной бермы.

При этом обмен оказался далеко не симметричным. Микроорганизмы, привыкшие к сверхсоленой воде северной части, проникали в менее плотную водную среду юга. Обратного движения почти не наблюдалось. Иными словами, микробный обмен здесь больше напоминал улицу с односторонним движением, чем свободный «биологический рынок».

Для ученых это важно не только с точки зрения микробиологии. Микроорганизмы лежат в основании пищевой сети озера. Ими питаются мелкие беспозвоночные, включая рачков и околоводных насекомых, а уже они становятся кормом для птиц. По оценкам исследователей, на Большом Соленом озере регулярно кормится до 10 млн птиц.

Озеро может пересечь экологический Рубикон

Большое Соленое озеро относится к бессточным: вода поступает в него из рек, но покидает систему в основном через испарение. Поэтому отбор воды для сельского хозяйства, длительная засуха и изменение режима осадков бьют по экологии водоема особенно сильно.

Ситуацию усугубляет то, что северная и южная части озера демонстрируют разные стадии высыхания. Более соленая северная часть, по мнению исследователей, приближается к моменту, когда водная экосистема начнет превращаться в сухопутную.

Это не просто история о микробах, которые не поделили водоем. Исследование показывает, что даже инженерное сооружение, созданное для управления соленостью, не способно менять структуру микробных сообществ далеко за пределами канала.

Проблема Большого Соленого озера известна давно. NASA ранее сообщала, что к 2021 году его площадь сократилась примерно на 44% по сравнению с историческим уровнем, а уменьшение притока воды связывали как с природными факторами, так и с долгосрочным потреблением воды человеком. Озеро обычно в 3–5 раз солонее океана, поэтому его обитатели уже живут в биологическом «экстремальном режиме».

Дополнительная опасность возникает, когда обнажается дно: высыхающий солончак может становиться источником пыли и загрязнителей для близлежащих населенных пунктов. Поэтому судьба микроскопических экстремофилов в итоге оказывается связана не только с птицами, рачками и мухами, но и с качеством воздуха для людей.

Исследование опубликовано в журнале Applied and Environmental Microbiology.

Ранее мы рассказывали о стремительном обмелении Каспия.